水通道蛋白结构与功能的关系
水通道
调节神经兴奋性 星形胶质细胞上的 AQP4 依赖性水转运参与神经兴奋的调节。
参与脑水肿的发生及发展
可能通过对血管内水的快速转运而促进细胞毒性 脑水肿的发生、 发展; 促使缺血性中风后脑水肿的发生、 发展; 在血管源性脑水肿的发生发展过程中, 水进入脑 不依赖AQP4, 而水从脑中清除则与其密切相关。
早期，人们一直认为水是以单纯扩散透过细胞 膜的，但在某些细胞如红细胞、肾近曲小管 细胞对水的通透性很高，不能简单以单纯扩 散来解释，于是推测此类细胞膜上可能存在 某种功能性转运水的通道。
水通道蛋白的发现
Agre于1988年发现并成功分离出一种细胞膜蛋白并证 明这就是科学家孜孜以求的水通道蛋白(aquaporin, AQP)。 2000年，Agre公布了世界第一张水通道蛋白的高清晰 立体照片，照片揭示这种蛋白的特殊结构只允许水分 子通过。
其它眼病
泪腺疾病:AQP5. 参与泪液分泌，维持眼 表泪膜的完整和功能 —— 干眼症。 结膜病:AQP3. 参与泪膜的形成 —— 干 眼症。 角膜病:AQP3 、AQP5. 参与维持角膜的 脱水状态及角膜的透明度 —— 角膜的水 肿和变性。
其它眼病
晶状体病:AQP1 、AQP0. 参与维持晶状体的 脱水状态、 透明性 —— 白内障。 视网膜病:AQP1、AQP4，AQP4 主要存在于 Müller 细胞和星形胶质细胞，对维持视网膜 水平衡起关键作用 —— 视网膜脱离和黄斑水 肿的发病。 视神经病变:Na+-K+的平衡一旦失去平衡，可 能导致发生视乳头水肿(乃至脑水肿)等严重疾 病。
AQP4：脑组织中大量表达，主要分布于星形胶质细胞。
参与对中枢神经系统水、 电解质的调节 允许
水的快速转运，促进星形胶质细胞通过 Kir4.1 对钾 的摄取；在胶质细胞、 血、 脑脊液间进行水的调节, 维持脑的水盐平衡；感受渗透压变化，调节ADH分泌， 调节机体水平衡。
水通道蛋白研究进展
水通道蛋白研究进展蒲春霞【摘要】水通道蛋白广泛存在于生物体中的各组织部位,影响着生物机体水代谢的过程,随着分子生物学技术的进步,对水通道蛋白的基础研究已经比较深入和成熟.对水通道蛋白的研究情况进行概要综述,目的在于利用水通道蛋白研究的基础成果,阐释临床水代谢障碍类疾病的发病机理及提供可能的解决思路.【期刊名称】《成都大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(029)002【总页数】3页(P104-106)【关键词】水通道蛋白;水代谢;研究进展【作者】蒲春霞【作者单位】成都大学,医护学院,四川,成都,610017【正文语种】中文【中图分类】R329水通道蛋白(aquaporin,AQPs),最初由Agre等于1988年偶然在红细胞膜上发现,称为形成通道的整合膜蛋白28(CHIP),1991年,研究人员完成其cDNA克隆并进一步确定其为细胞膜上转运水的特异性通道蛋白,并称CHIP 28为AQP1.此后,又陆续从哺乳动物组织中鉴定出 9种水通道蛋白(AQP2～AQP10).目前,人们所发现的水通道蛋白均属晶体纤维中的主要内源性蛋白(major intrinsic protein, MIP)家族,后经证明MIP亦有弱的水通道活性,被命名为AQP0.这些相继发现的专一性运输水的通道蛋白被统称为AQPs[1,2].水通道蛋白分子的一级结构由2个分别位于肽链两侧的重复部分构成,各自拥有天冬酰胺—脯氨酸—丙氨酸(Asn-Pro-Ala,NPA)特征性序列,呈180°中心对称排列.每个分子包括6个跨膜区域和5个环(A、B、C、D、E),其中：B、D环及羧基、氨基末端均在胞内,A、C、E环定位于质膜外侧.B、E环显著疏水,E、B环的任何变异都会引起水通道活性的下降; A环有N-连接糖基化位点;E环NPA序列前的半胱氨酸是水通道蛋白的汞抑制部位[3].水通道的立体结构资料主要来源于AQP1的分子结构研究.AQP1在质膜中形成4聚体.在4个单体的中空部分含有独立的孔道,每一个孔道的大小约为一个单水分子,直径318A.孔道中间部位的正电荷阻止带电荷的质子和其他离子通过[3,4].水通道蛋白普遍存在于微生物、植物及动物界.例如,在啮齿类动物体内陆续发现的多种水通道蛋白具体分布如下：AQP0分布于眼睛的晶状体,AQP1分布于血管、肾近曲小管、眼睛和耳朵,AQP2分布于肾脏,AQP3分布于肾脏、呼吸、消化器官;AQP4分布于脑星形胶质细胞、眼、耳、骨骼肌、胃壁细胞和肾集合小管,AQP5分布于分泌性腺体,如唾液腺、泪腺、汗腺等,AQP6分布于肾集合小管细胞内小泡上, AQP7主要分布于睾丸,AQP8分布于肾脏,睾丸和肝脏,AQP9分布于肝脏和白细胞,AQP10分布于肠腔内.研究还发现,人类的胰腺组织有大量的AQP1和AQP5表达[5,6].根据AQPs的渗透特异性可将AQPs的作用分为2类：第一类只对水有渗透性,包括AQP0、AQP1、AQP2、AQP4、AQP5、AQP6、AQP8;第二类除转运水之外,还对其他小分子溶质有渗透性,尤其是甘油,其包括AQP3、AQP7、AQP9、AQP10.按照AQPs在各组织系统中所发挥的作用,水通道蛋白可具体归纳如下：2.1 泌尿系统对AQP1～AQP4转基因小鼠体液代谢的研究结果揭示了AQP在整体肾功能的生理学作用.缺失AQP1的小鼠多表现中度多尿,尿渗透压明显降低,而同时缺乏AQP1和AQP3的小鼠则呈现严重多尿. AQP4的基因敲除则较轻地影响小鼠尿浓缩能力.AQP1分布在近曲小管的顶膜和基底膜,在近曲小管的液体重吸收过程中起重要作用.AQP1缺失将导致髓袢降支细段的水通透性降低10倍,此也表明AQP1是该段的主要水通道.AQP2、AQP3和AQP4共同参与集合管尿浓缩过程.AQP3和AQP4表达在集合管上皮细胞的基底外侧膜.AQP3主要分布在皮质和外髓集合管,而AQP4在内髓集合管.基因敲除小鼠实验结果表明,在尿浓缩能力方面,AQP3比AQP4起更重要的作用.AQP4缺失只表现最大尿浓缩能力的轻微降低.这个实验结果支持水主要在集合管的皮质和外髓段被重吸收的理论.此外,AQP2突变可引起人遗传性肾性尿崩症[7-9,15].2.2 神经系统相关研究表明,AQP1～AQP5、AQP8、AQP9在啮齿类动物脑中均有表达.AQP1是在脉络丛上皮细胞发现的,是脉络丛上的主要水转运蛋白,与脑脊液的形成和流动有关.AQP4主要在神经胶质细胞膜、内层室管膜、小脑、海马、齿状回、室上核和视旁核表达.Tsukaguchi等在星形胶质细胞中发现AQP9的mRNA表达,Badaut等于2001年在小鼠脑中发现AQP9蛋白表达,另外,在白质区域发现了AQP4和AQP9表达.AQP9协助AQP4促进水在脑脊液与脑组织之间的流动.T omas等发现注射脂多糖(LPS)可使小神经胶质细胞充分表达AQP4蛋白和AQP4 mRNA,提示血脑屏障的破坏、脑水肿与AQP4表达密切相关[9-10].Nicchia等通过改变细胞外的渗透压来研究体外培养的星形胶质细胞容积的改变,结果发现细胞容积的改变与AQP4蛋白有关[11,12,14,20].在成年老鼠脊髓内AQP4主要位于灰质的神经胶质细胞和脊髓白质星形胶质细胞的血管周足上,AQP9主要位于白质内神经胶质纤维酸性蛋白反应性的星形胶质细胞,AQP8主要位于室管膜内层.这些蛋白与脊髓内水的正常流动密切相关[12,13].2.3 消化系统相关研究证明,消化系统的多个器官与水代谢密切相关.唾液腺表达多个水通道蛋白,例如AQP1在血管内皮,AQP4在导管上皮,而AQP5则在腺泡细胞顶膜.AQP5敲除小鼠的唾液分泌量明显减少,唾液的盐浓度增高,但AQP1和AQP4敲除小鼠未见明显异常[15],此表明,AQP5在腺体分泌功能方面起主要作用.AQP4虽然在分泌胃酸的胃壁细胞表达,但AQP4敲除并不影响胃酸的分泌.AQP1表达在脂肪消化吸收相关的胃肠道多个部位,包括肝细胞、胰腺血管内皮、小肠乳糜管和胆囊[11,12].2.4 呼吸系统哺乳动物的肺组织至少包括种3种AQP水通道蛋白,AQP1位于直径0.3 mm的微血管内皮细胞上,AQP4位于气道上皮细胞,AQP5位于肺泡上皮细胞.最新研究发现,AQP3不仅存在于主气道,而且也分布于细支气管内,与肺水肿密切相关[6,17].2.5 其他系统AQP1在腹膜的毛细血管内皮细胞表达,AQP1敲除导致腹腔液体吸收速度降低215倍,提示AQP1在腹膜透析过程中起重要作用.肌肉组织表达高水平的AQP4,但AQP4缺失并不引起肌肉的功能改变.AQP1存在于眼非色素睫状上皮和小梁网内皮. AQP1敲除明显降低眼球内压.由于表达部位不同, AQP1缺失引起角膜厚度变薄,但AQP5缺失却增加角膜厚度.皮肤中存在的AQP3对维持皮肤的弹性和湿度有重要作用,甘油则可改正由AQP3缺失造成的皮肤弹性和湿度降低[13,14].2.6 其他功能相关研究证实,AQP4参与钾离子的缓冲,与听觉功能相关.AQP0突变可引起白内障功能变化[15,16].AQPs的调节机制可以大致分为3种：第一种是通过调节AQP的活性来调节其功能.AQP1、AQP2、AQP4、AQP5都含有蛋白激酶 A(protein kinase A, PK A)和蛋白激酶C(PKC)磷酸化的同源序列,这些水通道受磷酸化作用直接调节.研究表明,磷酸化和AQP的运输、门控以及重新分布有关.AQP1、AQP2、AQP4、AQP5的磷酸化作用提示体内可能存在短时快速调节膜水通道的生理机制.第二种是至少有3种哺乳动物的水通道蛋白直接为pH值所调节.第三种是通过改变膜上AQP的含量来调节跨膜水流动,例如AQP1、AQP2、AQP5、AQP8在某些物质的作用下可进行重新分布,这种调节方式主要通过胞吐及内吞作用使水通道蛋白在胞内贮存囊泡与质膜之间不断地循环,从而调节膜对水的通透性[4,9,10,19,20].AQPs发现至今已超过10年,研究人员利用分子生物学和生理学研究手段对AQPs 的结构与功能有了相当深刻的了解.随着人们对AQPs研究的不断深入,将不仅为有机体水转运的生理现象提供分子解释,而且还将促进人类对某些因水平衡紊乱而引起的疾病的发病机理的进一步认识,从而为对其的有效治疗提供理论依据.【相关文献】[1]Preston G M,Carroll T P,Guggino W B,et al.Appearance of water channels in Xenopus oocytes expressing red cell CHIP28 protein[J].Science,1992,256(5055)：385-387.[2]Benga G.Birth of water channel proteins——the aquaporins [J].Cell Biol Int,2003,27(9)：701-709.[3]刘树荣,张少斌.水通道蛋白结构与功能研究进展[J].现代预防医学,2007,34(12)：2260-2261.[4]Nemeth C KL,Kalman K,Hall J E.Molecular basis of PH and Ca2+regulation of aquaporin water permeability[J].The Journal of General Physiology,2004,123(5)：573-580.[5]马磊,何华.兴奋或则抑制汗液分泌对小鼠汗腺水通道蛋白免疫定位的影响[J].中国组织化学与细胞化学杂志,2008,17(6);555-556.[6]T owne J E,Krane CM,Bachurski CJ,et al.Tumor necrosisf actoralpha inhibits aquaporin-5expression in mouse lungepit helial cells[J].J Biol Chem,2001,276(22)：18657-18664.[7]范亚平,蒋季杰.水通道蛋白与肾脏[J].国外医学泌尿系统分册,2001,21(5)：215-219.[8]Gradilone S A,Garcia F,Huebert R C,et al.Glucagon induces the plasma membrane insertion of functional aquaporin-8water channels in isolated rathepatocytes[J].Hepotology,2003,37 (6)：1435-1441.[9]Benga G,Popescu O,Borza V,et al.Water permeability inhuman erythrocytes：Identification of membrane proteins involved in water transport[J].Eur J CellBiol,1986,41(2)：252-262.[10]Verkman A S.Applications of aquaporin inhibitors[J].Drug News Perspect,2003,14(7)：412-420.[11]Yasui M,Hazama A,K won T H,et al.Rapid gating and anionpermeability of an intracellular aquaporin[J].Nature,1999, 402(67)：184-187.[12]Yang B,G illespie A,Carlson EJ,et al.Neonatal mortality in an aquaporin-2knock-in mouse model of recessive nephrogenic diabetes insipidus[J].J Biol Chem,2001,276(4)：2775-2779.[13]Verkman A S,Yang B,Song Y,et al.Role of water channelsin fluid transport studied by phenotype analysis of aquaporin knockout mice[J].Exp Physiol,2000,85(1)：233-241. 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第7讲细胞物质的输入与输出-备战2024年高考生物一轮复习精讲课件(新教材)(1)
【思考与讨论】
下图表示正在进行质壁分离的紫色洋葱细胞，请分析并回答相关问题： (1)实验时一定要选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞吗？为什么选此细胞？ 不一定。紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中含有色素， 使液泡呈现紫色，便于观察。
(2)b的大小和颜色如何发生变化？ b逐渐变小，颜色逐渐加深。 (3)该实验无独立的对照组，为什么还叫对照实验？ 该实验中，实验组和对照组在同一装片中先后进行， 属于自身对照。
短 大 小
例3.[不定选]某同学为观察植物细胞的质壁分离和复原,将同一植物相同部位的 细胞分别置于一定浓度的KNO3溶液和蔗糖溶液中,发生质壁分离后再置于清水 中。实验过程中两组细胞的液泡体积随时间的变化曲线如图所示。下列相关叙
述正确的是( AC )
A.曲线Ⅰ表示KNO3溶液组细胞的液泡体积的变化 B.植物细胞自a点开始从外界溶液中吸收溶质分子 点时,水分子进出植物细胞达到动态平衡 点时,液泡体积不变,两组实验中细胞的细胞液浓度相等
面高度为a,漏斗中液面高度为b,液面差为m。有关叙述正确的是
( ACD )
A.达到平衡时,水分子进出半透膜的速率相等
B.若向漏斗中滴入清水,则重新平衡时m将增大 C.若向漏斗中加入蔗糖分子,则重新平衡时m将增大 D.把m段内的液体吸出后,重新平衡时m将减小
二、动物细胞的吸水和失水
1.原理：①“半透膜”：_细__胞__膜______
2.如图甲、乙、丙分别表示细胞在不同浓度溶液中水分子的跨膜运输示意图 (箭头大小代表水分子数的多少)。请回答下列问题：
(1)若将人的成熟红细胞放入清水中，会出现哪幅图中的现象？并分析原因。
会出现图甲所示的现象。将人的成熟红细胞放入清水中，由于发生渗透 作用，从细胞外进入细胞内的水分子多于从细胞内到细胞外的水分子， 因此细胞吸水。 (2)若将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，会出现哪幅 图中的现象？达到平衡时，水分子进出细胞的状况又与哪幅相同？ 将洋葱表皮细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，细胞外界溶液 浓度较大，细胞失水，如图丙所示；达到平衡状态时，水分子进出细胞 的速率相等，与图乙所示相同。
水通道蛋白的名词解释
水通道蛋白的名词解释水通道蛋白是一类存在于生物体细胞膜上的蛋白质，其主要功能是调节细胞内外水分的平衡。
这些蛋白质以其独特的细胞膜通透性，通常被形容为“细胞的水渠”。
尽管细胞膜对水具有一定的渗透性，但水通道蛋白的出现使得水分的跨膜运输变得更加高效和方便。
水通道蛋白主要通过形成一个微小的通道，让水分子直接穿过细胞膜，从而加速细胞内外的水分交换。
水通道蛋白最早被发现于红细胞膜，其中最为著名的是被称为Aquaporin-1（AQP1）的蛋白质。
AQP1被发现能够高效地传输水分子，使其成为研究者们研究水通道蛋白的重要起点。
此后，越来越多的水通道蛋白被发现，它们在各种生物体的细胞膜上广泛存在。
水通道蛋白家族主要包括两类：小分子量蛋白（20～35kDa）和大分子量蛋白（约为50～90kDa）。
小分子量蛋白包括AQP1、AQP2和AQP4等，它们主要负责水分子的传输。
大分子量蛋白则包括AQP0、AQP5和AQP6等，除了与水分交换有关，这些蛋白质还可能参与其他细胞功能的调节。
水通道蛋白在生物体中具有广泛而重要的作用。
例如，在人体内，水通道蛋白在器官和组织中起着维持水分平衡的关键作用。
当体内水分过多或过少时，水通道蛋白能够根据需要调整细胞膜的通透性，控制水分大量吸收或排泄。
这一过程在保持人体内部环境稳定方面非常重要。
此外，水通道蛋白还在植物、昆虫、微生物等生物体中发挥着类似的功能。
在植物体内，水通道蛋白不仅参与了水分的吸收和输送，还对维持细胞渗透稳定性和调节植物生长发育起到了重要作用。
在昆虫和微生物中，水通道蛋白也发挥着类似的水分调节作用，确保它们能够在不同环境下生存和繁衍。
随着科学技术的发展，研究人员对水通道蛋白进行了深入的研究。
他们通过结构生物学、细胞生物学以及分子生物学等多种手段，揭示了水通道蛋白的分子结构和生理功能，并进一步研究了其与疾病之间的关系。
例如，某些疾病，如肾脏功能障碍、肿瘤、水肿等，与水通道蛋白的异常表达或功能失调密切相关。
水通道蛋白在肾脏的表达及意义
・综 述・水通道蛋白在肾脏的表达及意义Expression and Means of W ater Channel Protein in K idney常笑雪,黄 鹂摘 要:目的 了解水通道蛋白在肾脏的表达及生理、病理意义,为相关的临床研究提供帮助。
方法 收集国内外相关资料,对水通道蛋白的研究内容进行综述。
结果 肾脏水通道蛋白的类型有AQP1-AQP4、AQP6-AQP8,主要分布在近曲小管、细段和集合管,AQP1-AQP4参与水的重吸收和尿液浓缩.AQP6-AQP8的生理与病理意义不明。
结论 肾脏水通道蛋白的类型较多,提示有重要的生理意义。
关键词:水通道蛋白;肾脏中图分类号:Q73 文献标识码:B 文章编号:1672-688X(2004)03-0236-03 2003年诺贝尔化学奖授予美国科学家彼得、阿格雷和罗德里克、麦金农,以表彰他们在细胞膜通道方面开创性的研究。
阿格雷1988年发现并成功分离出一种细胞膜蛋白并证明这就是科学家孜孜以求的水通道蛋白。
2000年阿格雷公布世界第一张水通道蛋白的高清晰立体照片,照片揭示了这种蛋白的特殊结构只允许水分子通过。
1 水通道蛋白的发现及类型所有组织细胞都允许水以单纯扩散方式通过细胞膜。
早期的生物物理学研究发现红细胞及近端肾小管对渗透压改变引起的水的通透性很高,很难用单纯扩散来解释。
阿格雷[1]等在分离纯化红细胞膜上的Rh多肽时发现了一个分子量为28K D的疏水性跨膜蛋白,称为形成通道的整合膜蛋白28 (Channel-F orming integral membrane protein,CHIP28)。
1991年完成了其cDNA克隆[2]。
当时不知道该蛋白的功能,对其进行功能鉴定时,将体外转录合成的CHIP28cDNA注入非洲爪蟾的卵母细胞中,发现在低渗溶液中,卵母细胞迅速膨胀,细胞膜水的通透性增加8倍并于5min内破裂[3]为进一步确定其功能,又将其建构于蛋白磷脂体内,通过活化能及渗透系数的测定以及抑制剂敏感性等研究证实该蛋白为水通道蛋白[4]。
植物生理学名词解释
生物膜:即构成细胞的所有膜的总称，它由脂类和蛋白质等组成，具有特定的结构和生理功能。
按其所处的位置可分为质膜和内膜。
共质体:由包间连丝把原生质连成一体的体系，包含质膜。
质外体:由细胞壁及间隙等空间组成的体系。
信号转导:指细胞偶联各种刺激信号与其引起的特定生理效应之间的一系列分子反应机制。
水势:每偏摩尔体积水的化学势差。
即水势为体系中水的化学势与处于等温、等压条件下纯水的化学势之差，再除以水的偏摩尔体积的商。
单位:MPa。
水通道蛋白:是存在于生物膜上的一类具有选择性、高效转运水分子功能的内在蛋白，亦称水孔蛋白。
渗透作用:水分子通过半透膜从水势高的区域向水势低的区域运转的作用。
吸胀作用:细胞质及细胞壁组成成分中亲水性物质吸水膨胀的作用。
根压:由于根系的生理活动儿使液流从根部上升的压力。
伤流:从植物茎的基部切断植株，则有液体不断地从切口溢出的现象。
吐水:未受伤的植物如果处于土壤水分充足，空气湿润的环境中，在叶的尖端或者叶的边缘向外溢出水滴的现象。
蒸腾拉力:由于蒸腾作用产生的一系列水势梯度使导管中水分上升的力量。
蒸腾作用:水分从植物地上部分表面以水蒸气的形式向外散失的过程。
蒸腾速率:之职务在单位时间内、单位叶面积通过蒸腾作用而散失的水量。
蒸腾效率:植物每蒸腾1kg水时所形成的干物质的克数。
蒸腾系数:植物每制造1kg干物质所消耗水分的克数。
小孔扩散率:指气体通过多孔表面的扩散速率不与其面积呈正比，而与其周长成正比。
水分临界期:植物对水分不足特别敏感的时期。
平衡溶液:在含有适当比例的多种盐溶液中各种离子的毒害作用被消除，用以培养植物可以正常生长发育，这种溶液称为平衡溶液。
单盐毒害:植物被培养在单一的盐溶液中，即使是植物必需的营养元素，不久即呈现不正常状态，最后死亡，这种现象称单盐毒害。
诱导酶:亦称适应酶，是指植物体内本来不含有，但在特定外来物质的诱导下可以生成的酶。
离子通道:是指贯穿质膜的由多亚基组成的蛋白质，通过构象变化而形成的调控离子跨膜运转的门系统，通过门的开闭控制离子运转的种类和速度。
水通道蛋白在动物疾病发生过程中的作用研究进展
动物医学进展,021,42(3)=102-105Progress in Veterinary Medicine水通道蛋白在动物疾病发生过程中的作用研究进展张玉婷，张琪，郭抗抗，许信刚*，周宏超*(西北农林科技大学动物医学院，陕西杨凌712100)摘要：水通道蛋白(AQP)是细胞上存在的一种膜孔道蛋白。
动物、植物、微生物细胞上均有水通道蛋白的表达，其主要功能是参与机体的水与电解质代谢。
近年来，针对水通道蛋白在机体所发挥的功能方面研究较多，发现水通道蛋白不仅参与机体生理方面的调控，而且在一些疾病的发生发展过程中也发挥重要的作用。
综述概括了水通道蛋白在脑、肺、肾脏、肠道等组织器官的定位；重点阐述了水通道蛋白在动物脑部疾病、肺部疾病、肾脏疾病、肠道疾病发展过程中所发生的变化。
旨在为患病动物出现水与电解质代谢紊乱症状时，对水通道蛋白发生的变化研究提供参考。
关键词：水通道蛋白；脑水肿；肺动脉高压；肾损伤；腹泻中图分类号：S852.2文献标识码：A 文章编号=^^5038^1)3-0102-0.-1水通道蛋白(aquaporin,AQP)作为一种水转运蛋白在机体各个部位广泛分布，尤其在涉及水液输送的组织细胞内分布量较多，例如在大脑、胃、肠道,肾脏及膀胱等器官均有表达，水通道蛋白在保持机体内环境稳态方面发挥重要作用，增强了机体的代谢能力［］。
研究发现，哺乳动物体内所表达的水通道蛋白已经有13种亚型，分别为AQP0、AQP1、AQP2、AQP3、AQP4、AQP5、AQP6、AQP7、AQP8、AQP9、AQP10、AQP11、AQP12。
水通道蛋白家族根据各个亚型在机体发挥的功能不同，可分为3类：①单纯的水通道蛋白，如AQP1,AQP2,AQP4, AQP5；②水甘油通道蛋白，如AQP3,AQP9、AQP10；③超级水通道蛋白，如AQP6,AQP8, AQP11、AQP12［］。
近年来，某些疾病的发生与水通道蛋白异常表达现象，得到了广泛的关注。
水通道蛋白结构及在女性生殖器官中的生理作用
水通道蛋白结构及在女性生殖器官中的生理作用
卫梦南
【期刊名称】《云南医药》
【年(卷),期】2012(33)2
【摘要】为维持生命而进行的水的输送是生命必须活动。
长期以来普遍认为,细胞内外的水分子是以简单的跨膜扩散方式透过脂质双分子层。
近年来,在许多动、植物及微生物中相继发现类似的专一性运输水的通道,统称为水通道蛋白（aquaporin,AQP）。
【总页数】3页(P186-188)
【作者】卫梦南
【作者单位】重庆医科大学第二附属医院产科,重庆渝中区400010
【正文语种】中文
【中图分类】R711
【相关文献】
1.植物水通道蛋白生理作用的研究进展 [J], 李兵
2.水通道蛋白在女性生殖器官中的生理和病理作用 [J], 江秀秀;吴瑞瑾;林俊
3.水通道蛋白结构、分布和功能 [J], 彭燕;仲建新
4.水通道蛋白结构及调控的研究进展 [J], 庞坤;刘英丽;韩立强
5.水通道蛋白结构与功能研究进展 [J], 刘树荣;张少斌
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注入了AQP1水通道蛋白mRNA的蛙卵细胞在高
渗透压介质环境中迅速膨胀（上一行图）；与之相对
应，没有注入AQP1蛋白mRNA的蛙卵细胞则没有的结构
蛋白质的功能是 通过其结构来实现的， 要解决功能机理问题， 必须首先解决它的结 构问题。
水通道蛋白的投 影密集图显示在双磷脂膜中，4个AQP1分子 构成一个四聚体，每个水通道蛋白分子单体的 中心存在一个只允许水分子通过的通道管。
在哺乳动物中，水通道蛋白大量存在于肾脏、血 细胞和眼睛等器官中，如肾小管的近曲小管对水的重吸收、 从脑中排除额外的水、唾液和眼泪的形成，对体液渗透、 泌尿等生理过程非常重要。
在植物中，水通道蛋白直接参与根部水分吸收及 整个植物的水平衡。
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二、水通道蛋白的发现
19世纪中叶，人们设想生物器官的表面存 在传输水和小分子溶质的通道“（channel）”。
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对AQP1晶体学数据分 析表明，水孔蛋白由4个 亚基组成四聚体，每个亚 基都由6个跨膜α螺旋组 成。每个水孔蛋白亚基单 独形成一个供水分子运动 的中央孔，孔的直径稍大 于水分子直径，约0.28nm， 水孔长约2nm。
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四、对水分子的筛选机理
1）通道管的空间尺寸限制了比水分子大的小分子通过
值得一提的是，有些水孔蛋白对溶质的通透不仅局限 于水分子，如AQP8对尿素也有通透性，AQP7对甘油具有 通透性。
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谢谢！
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水通道蛋白的结构与功能
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一、水通道蛋白的重要性 二、水通道蛋白的发现 三、水通道蛋白的结构
四、对水分子的筛选机理
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一、水通道蛋白的重要性
水分子以简单渗透扩散方式通过细胞膜，但扩散 速度非常缓慢，科学研究证明，水分子跨越细胞膜的 快速输运是通过细胞膜上的一种水通道蛋白（ aquaporin, AQP）实现的。
直径约 0.28nm
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2）高度特异的亲水通道
尽管现在还没有完全揭示为何AQP1在对水分子快速 通过的同时能有效阻止质子的通过，表现出对水分子的特 异通透性，但已有的数据表明，这种特异性与两个半跨膜 区的Asn-Pro-Ala模式有关。AQP1中央孔的孔径无法通过 比水分子大的物质，而两个Asn-Pro-Ala中的Asn残基所带 的正电荷也排除了质子的通过，因此，AQP1是一个高度特 异的亲水通道，只允许水而不允许离子或其他小分子溶质 通过。
20世纪50年代后期到80年代中期，一些对 血红细胞进行研究的学者提出在血红细胞膜上 可能存在有可以传输水分子的蛋白。
1988年Agre研究组从血红细胞和肾小管中 分离纯化了CHIP28（channel-like integral membrane protein，23kDa），又被命名为
AQP1
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